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乌兰布和沙漠土地类型变化与碳固定特征

乌兰布和沙漠土地类型变化与碳固定特征

作者：陶乐北京林业大学

学位级别：硕士

二氧化碳可以被视为导致近期气候变化的主要温室气体,关于沙漠生态系统吸收碳的报道并不鲜见,沙漠吸收碳的能力可能与森林的碳吸收率相媲美,沙漠可能是长期寻找的大气二氧化碳“缺失汇”的位置,也是封存未来二氧化碳的潜在重要区域气候... 详细信息

二氧化碳可以被视为导致近期气候变化的主要温室气体,关于沙漠生态系统吸收碳的报道并不鲜见,沙漠吸收碳的能力可能与森林的碳吸收率相媲美,沙漠可能是长期寻找的大气二氧化碳“缺失汇”的位置,也是封存未来二氧化碳的潜在重要区域气候变化已成为世界上最紧迫的问题之一。研究分析了乌兰布和沙漠的土地利用类型变化,分析不同植被类型土壤的碳汇能力。本研究采用原位采样和实验室分析的方法开展研究。研究结果表明:（1）乌兰布和沙漠2000-2020年综合土地动态度是0.16%。其中,居民用地的单一土地利用动态度（8.65%）最大,其次是林地（4.08%）,居民用地和林地逐年增长符合该区域的生态保护和城镇化趋势;该区域的草地和水域的土地转化比例比较大,分别是46.92%和46.99%,草地与耕地的变化面积比较大,草地减少了576.00km,耕地增加了565.00km。人工植被成为最大的变量,特别是农田。（2）乌兰布和沙漠农田和林地表现出不同的固碳特征。紫花苜蓿、燕麦和樟子松的浅层土壤有机碳含量较高（10-30cm）,沙蒿、向日葵的深层土壤有机碳含量较高（80-100cm）,其中日葵的深层土壤有机碳含量最高（90cm）。大部分人工植被浅层固碳效果明显,但是向日葵和油蒿这两种植被类型表现突出,深层固碳比浅层更多。这一结果表明,乌兰布和沙漠土地利用类型在人类活动的干扰下发生了显著变化,其中农田和人类活动用地增加最多。荒漠农田长期灌溉的作用下,大量浅层碳向深层土壤迁移,形成深层固定碳。人类的耕作和灌溉活动会导致一些土地的土壤有机碳进入更深的土壤。该研究的结果将帮助研究人员了解沙漠地区的碳分层;推动储存土壤有机碳和减缓气候变化的创新方法。

关键词：乌兰布和沙漠土地利用类型荒漠农田碳固定深层土壤

WEPS模型在乌兰布和沙漠油莎豆(Cyperus esculentus)种植区的应用

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干旱区研究 2022年第5期39卷 1504-1513页

作者：廖贵云吴秀芹谭锦李丹冯梦馨北京林业大学水土保持学院北京100083

为探究WEPS模型的风蚀预测效果,在内蒙古乌兰布和沙漠油莎豆(Cyperus esculentus)种植区,对全采收(CK)、留4采6、留6采6油莎豆纯作和油莎豆-梭梭间作留茬4种不同采收模式地表进行风蚀监测,并利用2020年11月15日和12月26日2次实测风蚀数... 详细信息

为探究WEPS模型的风蚀预测效果,在内蒙古乌兰布和沙漠油莎豆(Cyperus esculentus)种植区,对全采收(CK)、留4采6、留6采6油莎豆纯作和油莎豆-梭梭间作留茬4种不同采收模式地表进行风蚀监测,并利用2020年11月15日和12月26日2次实测风蚀数据对WEPS模型风蚀预测结果进行验证。结果表明:(1)与全采收相比,3种留茬模式均能有效降低风力对种植区地表的侵蚀作用,地表防风固沙能力随留茬数量的增加而提高。(2)WEPS模型预测单宽风蚀量与实测结果有明显差异,模型值最大为实测值的10.16倍,最小为实测值的0.58倍;模型预测质量有不确定性,在植被覆盖度较高的地表预测效果较差。(3)模型预测的单宽输沙量随实测值的增加呈幂函数增加,能够较准确地预测不同地表特征风蚀量变化趋势;在风蚀定量化估算上,WEPS模型还需根据实际风蚀环境对公式及参数进行修正。

关键词： WEPS模型油莎豆(Cyperus esculentus) 风力侵蚀乌兰布和沙漠

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乌兰布和沙漠东北缘近地层风速和降尘量特征

农业工程学报 2016年第24期32卷 147-154页

作者：罗凤敏辛智鸣高君亮郝玉光葛根巴图李新乐国家林业局内蒙古磴口荒漠生态系统定位观测研究站/中国林业科学研究院沙漠林业实验中心磴口015200

选择乌兰布和沙漠东北缘荒漠-绿洲过渡带和绿洲为定位监测点,基于磴口生态站近地层（0~50 m）风沙监测塔2013年全年的风速和降尘数据,分析了沙漠东北缘近地层风沙时空变化规律。研究结果如下：1）过渡带和绿洲内近地层的风速均随着高度... 详细信息

选择乌兰布和沙漠东北缘荒漠-绿洲过渡带和绿洲为定位监测点,基于磴口生态站近地层（0~50 m）风沙监测塔2013年全年的风速和降尘数据,分析了沙漠东北缘近地层风沙时空变化规律。研究结果如下：1）过渡带和绿洲内近地层的风速均随着高度增加而增大,风速廓线特征可用幂函数表示;过渡带风速显著高于绿洲内风速。2）过渡带和绿洲内近地层沙尘水平通量和降尘量均随着高度增加而减少,其分布特征遵循幂函数关系;过渡带沙尘水平通量显著高于绿洲内,说明绿洲防护体系对沙尘具有明显的削弱作用;过渡带沙尘水平通量与降尘量之间为线性关系,而绿洲内二者之间为指数函数关系。3）在春、夏、秋、冬季,过渡带和绿洲内近地层沙尘水平通量和降尘量均随着高度增加而减小;春季是沙尘水平通量和降尘量集中的季节,其次为夏季,秋季和冬季相对较低;一年四季中,过渡带沙尘水平通量和降尘量均高于绿洲内。

关键词：风速度沙尘近地层水平通量降尘量乌兰布和沙漠

1966—2019年黄河乌兰布和沙漠宽谷段河道深泓横向摆动特征

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中国沙漠 2023年第5期43卷 59-65页

作者：李永山贾晓鹏王海兵王建马启民盐城师范学院苏北农业农村现代化研究院江苏盐城224007 中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古呼和浩特010011 成都信息工程大学资源环境学院四川成都610225

受风沙入黄影响,黄河沙漠宽谷段河流地貌过程复杂,河道深泓摆动响应敏感。以1966—2019年黄河乌兰布和沙漠段河道断面为基础,提取深泓摆动参数,分析沙漠河流深泓横向摆动特征与规律,以期为沙漠河流管理提供参考。结果表明:河道深泓横向... 详细信息

受风沙入黄影响,黄河沙漠宽谷段河流地貌过程复杂,河道深泓摆动响应敏感。以1966—2019年黄河乌兰布和沙漠段河道断面为基础,提取深泓摆动参数,分析沙漠河流深泓横向摆动特征与规律,以期为沙漠河流管理提供参考。结果表明:河道深泓横向摆动强度与径流量及其年内分配不均匀系数、河床质粒度和河岸风沙动力条件呈现显著正相关;1966—2019年,河道深泓横向摆动幅度以每年8.24 m的速度下降,且波动幅度明显减小。河道深泓摆动过程中存在19 a和7 a时间尺度下的周期变化规律,摆动周期分别为13 a和5 a,且周期性不断减弱。深泓摆动速度与周期变化趋势指示沙漠宽谷辫状河道横向冲淤趋于稳定。

关键词：乌兰布和沙漠沙漠河流横向摆动

种植巨菌草对乌兰布和沙漠植物物种多样性与土壤理化性质的影响

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生态环境学报 2023年第9期32卷 1595-1605页

作者：宋思梦林冬梅周恒宇罗宗志张丽丽易超林辉林兴生刘斌苏德伟郑丹余世葵林占熺福建农林大学菌草与生态学院(碳中和学院)/国家菌草工程技术研究中心福建福州350002 四川民族学院农学院/横断山区生态修复与特色产业培育研究中心四川康定626001 福建农林大学食品科学学院福建福州350002

了解种植巨菌草对乌兰布和沙漠植物物种多样性及土壤质量状况的影响,可为沙漠生态系统植被恢复与可持续经营提供依据。以巨菌草种植1 a、5 a、8 a样地为研究对象,以围封裸沙地为对照(CK),比较了CK与不同种植年限巨菌草样地植物物种多样... 详细信息

了解种植巨菌草对乌兰布和沙漠植物物种多样性及土壤质量状况的影响,可为沙漠生态系统植被恢复与可持续经营提供依据。以巨菌草种植1 a、5 a、8 a样地为研究对象,以围封裸沙地为对照(CK),比较了CK与不同种植年限巨菌草样地植物物种多样性与土壤理化性质的差异及二者相关性。结果表明:与CK相比,种植巨菌草后更新灌草11科31属38种,优势种更替明显,改变了沙地群落结构,显著提高了各物种多样性指数;随年限增加,灌草层物种数增加,灌木层各多样性指数在5 a样地中最佳,草本层各多样性指数在8 a样地中最佳;CK与1年样地间群落相似性指数最大,而后降低。与CK相比,种植巨菌草显著改善了土壤理化环境,降低了土壤容重,提高了孔隙度、含水量、持水量及有机质、氮、磷、钾等养分;随年限增加,8 a和5 a样地土壤理化条件显著优于1 a和CK样地。冗余分析(RDA)分析结果表明灌草层丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数与土壤理化因子密切相关,各指数与除容重外其他因子间均呈正相关关系。同时,1 a与5 a样地间各多样性指数及土壤因子变化幅度明显大于5年与8年样地间。综上,种植巨菌草显著改善了乌兰布和沙漠东缘植物物种多样性与土壤理化性质,随种植年限增加,群落结构与土壤环境不断改善且逐渐稳定,沙漠生态系统朝正向演替发展,5 a可达较好效果,8 a效果最佳。

关键词：巨菌草物种多样性群落结构土壤理化性质冗余分析乌兰布和沙漠

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乌兰布和沙漠东北缘起沙风风况及输沙特征

农业工程学报 2019年第4期35卷 145-152页

作者：罗凤敏高君亮辛智鸣边凯郝玉光刘芳内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站/中国林业科学研究院沙漠林业实验中心磴口015200

输沙势(DP)是衡量区域风沙活动强度的重要指标,为探明乌兰布和沙漠东北缘风沙活动强度特征,评估区域风能状况,该论文基于"内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站"2013-2017年监测的风速、风向及输沙量数据,对乌兰布和沙漠东北缘的... 详细信息

输沙势(DP)是衡量区域风沙活动强度的重要指标,为探明乌兰布和沙漠东北缘风沙活动强度特征,评估区域风能状况,该论文基于"内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站"2013-2017年监测的风速、风向及输沙量数据,对乌兰布和沙漠东北缘的起沙风风况、输沙势及输沙率特征进行深入研究。研究结果如下:1)研究区年均起沙风风速为6.77 m/s,年均起沙风频率为19.74%,最大风速为20.76 m/s,三者均以春季最高,是主要的风沙活动期,秋季次之,夏季与秋季较为接近,冬季最小;2)研究区四季起沙风风向与全年起沙风风向一致,均以偏东风(NNE,NE,ENE,E)和偏西风(SW,WSW,W,WNW)为主;3)研究区年输沙势(DP)和年合成输沙势(RDP)分别为183.38和73.41 VU,属于低风能环境,年方向变率指数(RDP/DP)为0.40,属于中比率,年合成输沙势方向(RDD)111.15°,为ESE方向,表明乌兰布和沙漠东北缘沙物质主要朝东南偏东方向输移;年输沙势和年合成输沙势的季节变化特征和月变化特征均为春季显著高于其他季节;(4)16方位实测输沙率为35.11 kg/m·d,WNW方向的输沙率最大,春季输沙率显著高于其他季节。

关键词：风侵蚀起沙风输沙势输沙量输沙率乌兰布和沙漠

乌兰布和沙漠东北部不同下垫面的小气候变化特征

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农业工程学报 2020年第10期36卷 124-133页

作者：罗凤敏高君亮辛智鸣郝玉光段瑞兵李新乐内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站中国林业科学研究院沙漠林业实验中心磴口015200

研究沙区不同下垫面小气候特征对充分利用气候资源及保证林业和农业的正常发展具有实践意义。该研究基于内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站2018年1-12月监测的荒漠区、荒漠-绿洲过渡带和绿洲内部的气温、相对湿度、风速和风向... 详细信息

研究沙区不同下垫面小气候特征对充分利用气候资源及保证林业和农业的正常发展具有实践意义。该研究基于内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站2018年1-12月监测的荒漠区、荒漠-绿洲过渡带和绿洲内部的气温、相对湿度、风速和风向等气象资料,研究了3种下垫面的小气候特征并探讨了产生差异的原因。结果表明:1)荒漠区、荒漠-绿洲过渡带和绿洲内均为白天气温差异较小,夜间相差较大;由于近地层(0~50m)具有明显的逆温现象,使得植被在气温较高季节发挥降温增湿作用,而冬季发挥保温作用;2)绿洲使年均相对湿度增加1.31~2.57个百分点;就季节而言,夏、秋季,绿洲内的相对湿度较荒漠区和过渡带分别高4.04~6.17和0.93~1.94个百分点,春、冬季,由于近地层(0~50 m)存在明显的逆湿现象,因此绿洲内的相对湿度较荒漠区和过渡带分别低0.37~1.41和6.55~8.71个百分点;3)荒漠区、过渡带和绿洲内风向年变化特征均为以偏西风(W,WSW,SW,SSW)为主,荒漠区和过渡带的风向多变,绿洲内风向相对较为集中,绿洲能够使年均风速降低32.99%~37.05%。乌兰布和沙漠东北部过渡带植被和绿洲防护林体系对小气候具有很好的调节作用(降温、增湿、削减风速),研究区局地小气候主要体现在风速和夏秋季湿度上,而气温和冬春季湿度分别主要受逆温和逆湿的影响。

关键词：温度湿度小气候下垫面风速乌兰布和沙漠

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乌兰布和沙漠东北缘不同下垫面降尘特征研究

应用基础与工程科学学报 2020年第5期28卷 1122-1133页

作者：党晓宏魏亚娟蒙仲举高永韩彦隆内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古呼和浩特010018 内蒙古杭锦荒漠生态系统国家定位观测研究站内蒙古鄂尔多斯017400 中央与地方共建高校特色优势学科“风沙物理”重点实验室内蒙古呼和浩特010018

以乌兰布和沙漠东北缘5种下垫面(流动沙丘、半固定沙地、固定沙地、花棒林地和沙拐枣林地)为研究对象,采用野外实地观测和室内分析相结合的方法,对各下垫面近地表2m和5m高度处的降尘量,降尘粒度特征,防护林地土壤粒度特征及其影响降尘... 详细信息

以乌兰布和沙漠东北缘5种下垫面(流动沙丘、半固定沙地、固定沙地、花棒林地和沙拐枣林地)为研究对象,采用野外实地观测和室内分析相结合的方法,对各下垫面近地表2m和5m高度处的降尘量,降尘粒度特征,防护林地土壤粒度特征及其影响降尘量的气候因素进行了分析研究.结果表明:(1)不同下垫面近地层2m、5m高度处的降尘均以半固定沙丘>固定沙丘>花棒防护林地>沙拐枣防护林地.(4)各下垫面降尘主要以冬、春季为主,近地层2m、5m高度处降尘量分别占到全年总降尘量的73.72%~87.04%.(5)平均风速、扬沙、大风和沙尘暴对大气降尘有明显促进作用,尤其是大风日数对该区域降尘量影响最大.因此,绿洲防护林的保护和沙区植被营建有利于改善该区域空气环境质量.

关键词：降尘量粒度下垫面近地层地表沉积物植被盖度防风固沙乌兰布和沙漠

内蒙古乌兰布和沙漠东缘巨菌草生态系统服务功能价值评估

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福建农林大学学报（自然科学版） 2023年第1期52卷 59-64页

作者：郑丹罗宗志苏德伟余世葵李春晓李子森林冬梅福建农林大学国家菌草工程技术研究中心福建农林大学生命科学学院福建福州350002

采用市场价值法、影子价格法和替代成本法等,估算内蒙古阿拉善盟乌兰布和沙漠东缘单位面积巨菌草主要生态系统服务功能的价值.结果表明,该区域巨菌草生态系统服务功能的价值为144972元·hm^(-2)·a^(-1).其中:生产有机物质的价值为6045... 详细信息

采用市场价值法、影子价格法和替代成本法等,估算内蒙古阿拉善盟乌兰布和沙漠东缘单位面积巨菌草主要生态系统服务功能的价值.结果表明,该区域巨菌草生态系统服务功能的价值为144972元·hm^(-2)·a^(-1).其中:生产有机物质的价值为60450元·hm^(-2)·a^(-1),占41.70%;改良土壤的价值为7308元·hm^(-2)·a^(-1),占5.04%;固碳释氧的价值为73944元·hm^(-2)·a^(-1),占51.01%;阻沙固沙的价值为3199元·hm^(-2)·a^(-1),占2.20%;保护生物多样性的价值为71元·hm^(-2)·a^(-1),占0.05%.可见,巨菌草的生态系统服务功能中,除了生产有机物质具有重要的生产价值外,固碳释氧、保护生物多样性等支持功能和改良土壤、阻沙固沙等调节功能也具有重要的生态价值.

关键词：乌兰布和沙漠巨菌草生态系统服务功能价值评估